STEAM教育理念下的高中物理教學實踐探討

鄭益霞

摘要：STEAM教育的核心是以項目為載體融合多學科知識，學生在發(fā)現(xiàn)、探索、實踐和分享中進行深度學習，并實現(xiàn)探究精神和實踐能力的綜合發(fā)展.基于此，本文以促進高中物理課程改革為目的，采取文獻分析等方法對STEAM教育理念下高中物理教學實踐進行研究，并提出以下參考建議：基于教學理念指導，明確教學實踐原則；重視教學模式構(gòu)建，推動學習項目實施；做好教學總結(jié)反思，促進教學實踐優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念；高中物理；教學實踐

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2023）33-0090-03

STEAM教育是集科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）、數(shù)學（Mathematics）多學科融合的綜合教育，它代表目前國際上一種新的綜合學科背景下的教育思潮，是一種重實踐的超學科教育理念.在新課程改革背景下，高中物理學科的主要目標是促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展.

1 基于教學理念指導，明確教學實踐原則

STEAM教育旨在打破學科領(lǐng)域的界限，倡導基于項目的學習方式，強調(diào)體驗性和實踐性.在高中物理課程教學中，基于項目的STEAM學習在增強人文素養(yǎng)、培育理性思維、養(yǎng)成主動學習意識、提升個體覺悟、強化問題解決等方面具有積極意義，是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要途徑.但是，與傳統(tǒng)教學實踐相比，STEAM教學的開展存在一定難度，因此，教育工作者應加強教學研究，明確STEAM教育理念的要求，理清教學原則，進而為教學實踐的設(shè)計與實施做好準備.

1.1 堅持綜合性原則，融合多學科內(nèi)容

STEAM教育區(qū)別于傳統(tǒng)的單學科、重書本知識的填鴨式教育，是一種重實踐跨學科的綜合教育理念.因此，在高中物理課程教學中，教師應基于理念指導提煉和整合科學、技術(shù)、工程、數(shù)學、藝術(shù)、社會人文六大領(lǐng)域知識，整合教學內(nèi)容，讓學生在體驗各學科知識特點與相互關(guān)聯(lián)的過程中實現(xiàn)綜合發(fā)展.例如，在以“磁懸浮列車科學探秘”為主題的STEAM教學中，設(shè)計者融合了加速度、向心加速度等物理概念、物理實驗等知識，要求學生測量加速度、向心加速度的數(shù)值、設(shè)計實驗方案；融合了三角函數(shù)、相似三角形、圓心定理等數(shù)學知識，要求學生推算加速度，推導向心加速度；引入了圖像分析、畫圖、視頻處理等信息技術(shù)知識，要求學生掌握專業(yè)軟件的應用技巧；融入了某線磁懸浮列車的運行速度，要求學生從工程學知識探析列車制造秘密等［1］.通過這樣的學科融合，學生才能在同一項目中接觸并學習多學科知識，實現(xiàn)綜合發(fā)展.

1.2 堅持情境性原則，激發(fā)學生動機

情境性原則強調(diào)STEAM學習項目是在特定的情境下展開的，其目的是讓學生依托情境調(diào)動知識與情感，實現(xiàn)對問題的深入探究，進而給出解決問題的方案.基于此，在高中物理教學指導中，教師應根據(jù)學科特點，依托生活背景為學生構(gòu)建具有引導意義的學習情境，引入驅(qū)動性問題，為學生探索學習做好鋪墊.例如，在“磁懸浮列車科學探秘”的STEAM教學中，教師結(jié)合現(xiàn)實生活、利用媒體資源創(chuàng)設(shè)情境：2017年年底，北京首條中低速磁懸浮列車S1線正式開通，設(shè)計時速100 km/h.與傳統(tǒng)的地鐵相比，低速磁懸浮列車不僅速度快，而且更加平穩(wěn)、低噪音，因此受到了市民的廣泛歡迎.那么你知道為什么低速磁懸浮列車會有這些優(yōu)點嗎？請結(jié)合所學知識對低速磁懸浮列車的奧秘一探究竟.這一情境與社會生活密切相關(guān)，對于學生有一定的吸引力，教師利用多媒體豐富情境內(nèi)容，合理提出問題，也調(diào)動了學生探究學習的動機［2］.

1.3 堅持實踐性原則，突出教學特色

實踐探索是STEAM教學項目落實的主要方式.所謂實踐性強調(diào)的是引導學生參與到項目的探究中來，以生活情境為載體，從生活中的常見物質(zhì)入手去解決相應的問題，這樣既能夠增加項目學習的親切感，激發(fā)興趣，便于與學生產(chǎn)生共鳴，同時也可以促使他們真正地實現(xiàn)學以致用，實現(xiàn)實踐素養(yǎng)的提升.例如，在“磁懸浮列車科學探秘”的STEAM教學中，教師引導學生通過物理實驗探究列車啟動時的加速度、向心加速度.要求學生利用信息技術(shù)模擬磁懸浮列車運動的過程，并講解其中的原理；要求學生展開線上調(diào)研，了解人們對于磁懸浮列車的認識，并設(shè)計科普海報等［3］.在這一項目推進過程中，教師為學生創(chuàng)造了實踐探索的空間，讓他們在做中學，參與其中，樂在其中，有效提升其知識的綜合運用能力、分析解決實際問題能力以及交流合作能力.

2 重視教學模式構(gòu)建，推動學習項目實施

在高中物理課程教學中，教育工作者可以根據(jù)STEAM教育理念對以講解為主的傳統(tǒng)教學模式進行創(chuàng)新.在新的教學模式的推動下，學生以項目為依托，展開合作探究，在小組合作中進行科學探究，分析探究數(shù)據(jù)，構(gòu)建物理模型解釋實際現(xiàn)象.項目中一系列的探究活動能夠引導學生因地制宜，動手改進、制作探究方案，形成實踐成果，解決實際問題，克服困難，完成探究任務.而在動手操作中，學生不僅能夠提高對物理學科的認識，其邏輯思維、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計能力以及審美能力等都能夠得到進一步的發(fā)展.基于此，在高中物理教學實踐中，根據(jù)STEAM教育理念指導，教育工作者可以從以下幾個環(huán)節(jié)構(gòu)建教學模式.

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

STEAM教育理念下的高中物理教學實踐通過創(chuàng)建真實的問題情境，以學習項目為依托，融合了多學科知識，充分發(fā)揮了學生的主體作用，使其能夠在活動探究過程中，學習多種學科知識，提升實際問題解決能力.例如，在學生學習了“機械能及其守恒定律”等相關(guān)知識后，對彈性勢能、動能以及機械能守恒定律形成了一定的認識和理解，為了進一步深化學生對物理知識和技能的掌握，實現(xiàn)靈活遷移，提高解決問題的能力，教師設(shè)計了以“探秘回滾筒”為主題的STEAM教學活動.在活動中，教師結(jié)合生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境，并提出問題：在生活中，大家一定能接觸到各種各樣有彈性的物體，比如彈簧、海綿、橡皮筋等.這些具有彈性的物體，可以用來做什么？如果這些物體再加上一個圓筒，它會發(fā)生怎樣的變化？在情境的引導下，學生聯(lián)想滾動的筒，形成對項目主題的感知，并產(chǎn)生探索其中奧秘的動機［4］.

2.2 探索實踐，思考問題

STEAM教學注重學生的參與，教師在項目實施中只是輔助性的角色，通過提問各種相關(guān)的問題，來引導學生用科學思維思考問題，并通過學生自己動手實踐來深入認識問題，獲得自主學習體驗，實現(xiàn)綜合發(fā)展.例如，在以“探秘回滾筒”為主題的STEAM教學活動，教師通過在導入情境中引出主題，并在主題下繼續(xù)提問：什么是回滾筒？如何制作回滾筒？根據(jù)制作體驗說一說哪些因素會影響到滾動的距離？如何設(shè)計出更加美觀、有趣的回滾筒？這些問題啟發(fā)學生主動思考，驅(qū)動其將物理、技術(shù)、工程、數(shù)學等方面充分融合并加以運用，進而在動手實踐的過程中回答問題，不斷突破難點，建構(gòu)知識，鍛煉實踐能力.

2.3 辨析問題，深入探究

在STEAM教學中，學生的探究過程并非預設(shè)的，其中存在諸多可能性，而這就要求學生對項目中的問題進行深入思考，抓住問題的關(guān)鍵展開探索，通過追問，引發(fā)對一個問題、一個觀點的“反思”，并利用所學的科學原理確定問題解決方案，進而達到學以致用的目的.例如，在以“探秘回滾筒”為主題的STEAM教學實踐中，教師首先為學生安排了學習任務，要求學生利用橡皮筋、螺母和塑料瓶制作一個能夠自由滾動的筒.學生通過合作完成了回滾筒的制作，教師針對學生作品進一步提問：通過同學們的展示，發(fā)現(xiàn)不同人制作的回滾筒的滾動距離是不同的，你知道其中有哪些因素在影響回滾筒的滾動距離嗎？學生在實踐探究的基礎(chǔ)上辨析問題，深入思考，結(jié)合機械能及其守恒定律等知識進一步討論、設(shè)計實驗來比對不同回滾筒的差異，并總結(jié)出筒的形狀、橡皮筋的數(shù)量等因素會影響其滾動距離.在這一過程中學生對于已形成的學習成果進行回顧、思考，結(jié)合問題探索其中更多的奧秘，深化了對機械能及守恒定律等知識的認識.

3 做好教學總結(jié)反思，促進教學實踐優(yōu)化

所謂“學而不思則罔”，在高中物理STEAM教學實踐中，教師一方面要結(jié)合學生的發(fā)展需要設(shè)計項目，指導實施，完成核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標；另一方面還應加強總結(jié)與反思，積累經(jīng)驗，總結(jié)教訓，為STEAM教學方案的優(yōu)化提供參考，同時也形成具有推廣意義的經(jīng)驗，促進物理課程的深化改革.

3.1 做好歸納總結(jié)，積累教學實踐經(jīng)驗

STEAM教育是以問題解決為導向，旨在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和實踐能力的一種教學理念.在高中物理教學設(shè)計與實施過程中，教師關(guān)注跨學科性、實踐性、協(xié)作性和趣味性，把STEAM理念帶到學科教學中去，積極開展探究活動，讓學生在體驗中實現(xiàn)了成長，同時也推動了學科教學的改革.基于此，在開展STEAM教學活動的過程中，教育工作者要善于從身邊尋找問題，開發(fā)課程，不斷歸納總結(jié)，提升自己的STEAM教學能力，也為課程改革的深化積累理論和實踐經(jīng)驗.

3.2 做好分析反思，推動教學實踐優(yōu)化

在高中物理STEAM教學實踐中，教師應善于通過反思及時發(fā)現(xiàn)項目設(shè)計與實施過程中存在的問題，圍繞學生的發(fā)展進行教學優(yōu)化，完善STEAM教學，改進后續(xù)教學效果.例如在以“生活中的圓周運動”為主題的STEAM教學實踐中，教師以現(xiàn)實生活中火車脫軌的問題引發(fā)學生思考，促使學生結(jié)合物理、數(shù)學、工程等學科知識探索生活中的圓周運動，思考如何運用物理學知識解決實際的工程技術(shù)問題.在完成項目教學后，教師對教學實施過程進行了反思，發(fā)現(xiàn)理論回顧、問題分析、方案設(shè)計、模型制作、展示分享等環(huán)節(jié)存在的問題，并作出如下改進策略：進一步優(yōu)化基于學生生活經(jīng)驗的科學探究情境，豐富情境細節(jié)；引導學生主動質(zhì)疑，培養(yǎng)學生的批判性思維；給予學生方案設(shè)計的機會，指導學生有效合作；為學生的模型制作提供更多的物質(zhì)支持；營造更加開放的展示空間，讓學生能以自己喜歡的方式進行分享，等等.以此教師可以優(yōu)化STEAM教學過程，不斷提升物理教學質(zhì)量.

總之，在高中物理課程改革實踐中，將STEAM教育理念引入實踐教學對于提升教學效果、促進學生學科核心素養(yǎng)發(fā)展有著重要意義.上文結(jié)合高中物理課程教學實踐對STEAM教育理念的滲透與應用提出了幾點建議，為創(chuàng)新課程教學的相關(guān)研究提供了參考，但是其中依然存在諸多不足.所以，教育工作者在深化教育改革的背景下應進一步探究STEAM教育理念在課程教學中的應用價值，探索設(shè)計更多學習項目，促使學生在真實問題中參與跨學科項目學習，培養(yǎng)學生在科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學等方面的必備技能，為終身發(fā)展奠定基礎(chǔ).

參考文獻：

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[2] 江宛彤，丁永文.高中物理STEAM課程設(shè)計研究[J].高中數(shù)理化，2021（18）：39-40.

[3] 李展華.STEAM項目式學習融入高中物理的模式構(gòu)建與探索[J].湖南中學物理，2022，37（5）：1-3，11.

[4] 蘇康慧，蘇玉成.基于STEAM教育理念的高中物理課程設(shè)計[J].中學課程資源，2021，17（9）：39-41，53.

［責任編輯：李璟］